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电视塔结构一般由塔身、桅杆组成,从塔身到桅杆,结构进行了多次截面和材料变换,结构存在多次刚度突变,结构响应较集中在桅杆顶部。结构的第一自振周期较长,多个振型参与结构的风振响应,属风敏感结构。目前由于数字电视传送的要求,电视塔桅杆搭载的频道数越来越多,要求新建电视塔桅杆较以往更长,同时桅杆截面受到广播电视发射视野和覆盖面的限制不能过大,桅杆顶点位移超限问题越加突出,对电视塔结构进行抗风控制是十分必要的。
本文以深圳市梧桐山电视发射塔为工程背景针对电视发射塔的结构特点采用调谐质量阻尼装置(多个悬吊质量摆)在塔的桅杆段对结构进行风振控制,分析了电视塔结构的风振控制效果;对电视塔进行动力可靠度分析。本文开展了以下研究工作:
(1)根据随机振动的理论,选用我国规范采用的Davenport脉动风速谱,用混合自回归模型生成了作用在梧桐山电视发射塔上相关的脉动风荷载时程样本曲线,计算了梧桐山电视发射塔在模拟脉动风荷载时程样本曲线下的响应时程。
(2)进行了TMD被动控制系统参数的优化分析,研究了TMD的质量效应和位置的优化方法。在此基础上,进行了模拟脉动风荷载作用下TMD被动控制时程分析,理论分析和计算表明,TMD被动调频质量阻尼器对梧桐山电视发射塔具有较好的控制效果,可以有效地保证结构在风荷载作用下的安全性。而控制装置造价低、效果好,对高耸建筑抗风具有较大的实用意义。
(3)进行了结构在脉动风荷载作用下的动力可靠度的分析,使安装控制装置的结构计算的结果可以套用规范的有关规定,为结构振动控制技术在工程中应用提供计算依据,达到经济有效地应用结构控制装置解决工程问题的目标。
本论文分析得到的一些定性和定量的结论可供类似的高耸建筑进行TMD被动控制分析和设计时参考。